[发明专利]一种基于多线列时差扫描扩展采样的点目标搜索探测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种运动目标搜索探测装置，可作为空中/空间运动目标的天基探测系统。

背景技术

基于多线列时差扫描的运动目标搜索探测装置的关键是形成具有一定时间间隔的多幅图像，利用背景在短时间内不动，目标相对背景移动的特性，通过将时差图像相减滤除背景，实现目标检测。在目前的线阵成像装置上，使用的是单线列探测器，单次扫描时间长，(通常≥5s)，在两次扫描成像之间，背景变化较大，不利于背景消除，复杂背景下检测弱小目标难度大。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种在短时间间隔内对同一景物形成多幅时差图像的运动目标搜索探测装置。

本发明的技术解决方案之一为：一种基于多线列时差扫描扩展采样的点目标搜索探测装置，该探测装置工作在卫星平台上，包括光学系统、扫描机构和多线列探测器；所述的扫描机构包括摆镜及其驱动装置；扫描机构位于光学系统前端，摆镜的尺寸应大于光学系统的口径；所述的多线列探测器包含N_d个线列探测器，每个线列探测器平行排列，相邻两个线列探测器之间的距离为d_i，其中i＝1,2,…,N_d-1；任意两个线列探测器可探测运动速度大于v_T的目标，其中其中Δd为任意两个线列探测器之间距离，ω为扫描机构的扫描角速度，f为光学系统焦距，GSD为线列探测器的地面采样距离；

包含目标与背景辐射能量信息的入射光经摆镜反射后由光学系统1汇聚至焦平面，形成景物的像，驱动装置驱动摆镜按照预设的角速率旋转，使景物的像以一定的先后顺序依次扫过各个线列探测器：当景物的像以一定的速度扫过其中的一个线列探测器时，线列探测器对景物的像进行采样，每次采样获得一行图像，当景物的像完全经过该线列探测器后，形成一幅完整的图像；相邻两个线列探测器成像的时间间隔Δt为

本发明技术方案二是：一种基于多线列时差扫描的运动目标搜索探测装置，该探测装置工作在卫星平台上，包括光学系统、扫描机构和线列探测器；所述的扫描机构包括摆镜及其驱动装置；扫描机构位于光学系统后端；所述的多线列探测器包含N_d个线列探测器，每个线列探测器平行排列，相邻两个线列探测器之间的距离为d_i，其中i＝1,2,…,N_d-1；任意两个线列探测器可探测运动速度大于v_T的目标，其中其中Δd为任意两个线列探测器之间距离，ω为扫描机构的扫描角速度，f为光学系统焦距，GSD为线列探测器的地面采样距离；

包含目标与背景辐射能量信息的入射光经光学系统汇聚至摆镜，经摆镜反射至焦平面，形成景物的像；驱动装置驱动摆镜按照预设的角速率旋转，使景物的像以一定的先后顺序依次扫过各个线列探测器：当景物的像以一定的速度扫过其中的一个线列探测器时，线列探测器对景物的像进行采样，每次采样获得一行图像，当景物的像完全经过该探测器后，形成一幅完整的图像，相邻两个线列探测器成像的时间间隔Δt为

所述的线列探测器为单个探测阵列，或者由奇偶元探测阵列组成；线列探测器由奇偶元探测阵列组成时，采用扩展采样成像方式，即像元对应的瞬时视场为IFOV，相邻两个探测阵列平行排列，在垂直扫描方向依次错开1/2个像元，并设置探测阵列在扫描方向、在一个采样长度内采样S_t次；将奇偶元探测阵列分别采集图像数据进行对齐拼接处理后形成一帧探测图像。

上述方案的原理是：扫描机构在将景物的图像以一定的速度依次扫过多线列探测器，利用线列探测器之间的空间位置间距，形成具有一定时差的多幅图像，利用背景在短时间内不动，目标相对背景移动的特性，通过将多线列时差图像滤除背景后，利用残差图像上的正负点对的邻域约束，实现不同运动速度目标探测。

本发明与现有技术相比的优点在于：

1、采用多线列探测器作为光学成像系统的焦面探测器，与目前使用单线列探测器的成像系统相比，可以在短时间间隔内，通过一次主动扫描，形成多幅时差图像，可以通过图像处理进行背景滤除，探测目标；

2、采用扫描机构进行主动扫描成像的方式，可以实现大范围、任意运动方向的目标探测；可以根据探测目标最小运动速度的变化，调节扫描速度，并结合多线列排列间隔的差异，任意选取两个线列探测器进行目标探测，即利用排列间隔小的两个线列实现高速目标探测，利用排列间隔大的两个线列实现低速目标探测，从而满足不同运动速度目标的同时探测，实现大速度范围运动目标探测；